引言
山東某軸承配件鋼材加熱過程中，三條退火爐尾部出來的輻射熱在700℃，這些高溫輻射熱目前有兩條通過管殼式余熱鍋爐吸收變成蒸汽，其中一條沒有安裝余熱鍋爐。余熱鍋爐裝置產生飽和蒸汽供酸洗池加熱，由于余熱鍋爐運行時間較長，同時余熱鍋爐采用管殼式結構吸收熱量有一定的局限性，導致蒸汽量不夠酸洗使用，目前購入電廠蒸汽替補酸洗使用。
根據該軸承配件三條退火爐提供運行數據及現場勘測：退火爐排煙溫度取700℃，由于是輻射熱無法計算煙氣量，根據熱量預估計算通過技術措施，增設余熱鍋爐后輻射熱平均溫度為450℃，單條退火爐每小時按產生1噸飽和蒸汽布置輻射換熱面（為保證產氣量在五組基礎上增加到六組換熱面），具體產出蒸汽量根據退火爐實際運行情況而定。一條未改造的退火爐安裝一臺1噸熱管蒸發器可供酸洗線使用，外購蒸汽可作為替補方案。
1、工藝流程
工藝流程如下圖所示。
2、輻射熱熱量分析
2.1單條退火爐設計參數
2.2單條退火爐輻射熱能計算
退火爐進口溫度約700℃，出口溫度平均按450℃計,根據輻射傳熱的基本計算公式，對兩個曲面構成的封閉體系內的相當輻射系數，計算如下：
C=C0÷[(1÷ε1)+(1÷ε2)－1]
=5.675÷[(1÷0.8)+(1÷0.8)－1]
=3.78W/(m2·K4)
其中：C的相當輻射系數；
C0為黑體輻射系數5.675W/(m2·K4)；
ε1和ε2為兩種材料的發射率，工程上一般取0.8；
根據熱輻射計算公式，單位面積輻射換熱量Q為：
Q=C×[(T1/100)4-(T1/100)4]
=3.78×{[(273+450)÷100]4-[(273+150)÷100]4}
=9118.5(W/㎡)
=32826.6(KJ/㎡·h)
取寬度1.6米，長度為10米，則退火爐輻射熱收集器表面換熱量為：
Q1=Q×S
=32826.6×1.6×10
=525225.6Kj/h
=12.5萬kcal/h
式中：Q1為退火爐表面換熱量；
Q為單位面積輻射換熱量；
S為退火爐有效利用表面積；
2.3對流熱能計算
回收器內部對流空氣的溫度約200℃，對流流速約0.1m/s，單位面積對流量約360Nm3/h，通過計算對流流量約28800Nm3/h。每小時對流所產生的熱量約59.7萬大卡，計算如下：
Q=Cp×L×ρ×（T進-T出）
=1.032kj/(kg·℃)×28800Nm3/h×1.293kg/m3×65℃
=2497951.9kj/h
=59.7萬kcal/h
2.4單位噸位飽和蒸汽熱量計算
產生1噸0.4MPa、143.62℃飽和蒸汽所需熱量計算：
Q´=M×[H2-H1]
=1000kg×[2737.63Kj/Kg-63.04Kj/Kg]
=2674590kj
=63.9萬kcal
式中：Q´為產生1噸143.62ºC蒸汽所需熱量（單位kcal）
M為產生上述蒸汽量1000kg
H2為143.62℃飽和蒸汽焓值2737.63Kj/Kg
H1為15℃水焓值63.04Kj/Kg
熱損失按5%計算：
Q÷Q´=72.2萬kcal/h×95%÷63.9萬kcal/t=0.97(噸)
3、經濟效益分析
3.1折算節約的煤量
折算原煤發熱值按5000kcal/kg計：
節約煤量=72.2萬kcal/h÷5000kcal/kg=144kg/h
3.2年收益計算
每年按11個月,每月按30天,每天按24小時，每噸原煤價格暫按500元計算：
0.144t/h×500元/t×24h/天×30天/月×11月/年
=57萬元/年
綜上所述，余熱回收工程共計安裝1T/h余熱鍋爐一臺（為保證產氣量在五組基礎上多增加一組換熱面），每年節能效益在57萬元左右。
4、結論
應用鋼材退火爐輻射熱回收系統后，可產0.4MPa、143.62℃飽和蒸汽0.97t/h。輻射熱的余熱回收技術可以充分利用廢棄的能源，降低生產成本，減少污染，可達到余熱回收利用效率最大化，取得了良好的經濟效益和環保效益。
來源：余熱節能
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